The current global water shortage issue is becoming increasingly severe, and research into desalination processes as a solution is actively in progress. Traditional thermal distillation and membrane-based desalination processes have the disadvantages of high costs and greenhouse gas emissions. As an alternative, this study proposes a new desalination process using nanofiltration membranes and membrane contactors. Using nanofiltration membranes with over 90% divalent ion removal efficiency, seawater was pretreated, reducing the cost of reverse osmosis processes. The increase in recovery during pretreatment improved salt rejection and also increased the ion concentration in the retentate. The concentrated divalent ions were used in a carbon dioxide mineralization reaction, utilizing a silane-treated hollow fiber membrane contactor, thereby removing carbon dioxide. The carbon dioxide removal rate and flux were compared by varying the liquid and gas flow rates, and the mass transfer coefficient of the membrane was calculated using the Wilson plot. This coefficient demonstrated higher values compared to existing membranes, proving the efficiency of the membrane. The operation of the membrane contactor for five days confirmed that the membrane pores were not easily wetted and there was minimal fouling.
현재 전 세계적으로 물 부족 문제가 심각해지고 있으며, 이를 해결하기 위한 담수화 공정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존의 증발법과 막 기반 담수화 공정은 고비용과 온실가스 배출이라는 단점을 가지고 있다. 이에 대한 대안으로 본 연구에서는, 나노여과막과 막 접촉기를 이용한 새로운 담수화 공정을 제시하고자 한다. 90% 이상의 2가 이온 제거율을 가진 나노여과막을 사용하여 바닷물을 전처리하고 역삼투 공정의 비용을 줄였다. 전처리 과정에서 회수율 증가는 염 제거율을 향상시키고 농축액의 이온 농도 또한 증가시켰다. 농축된 2가 이온은 실란 처리를 거친 중공사막 막 접촉기를 이용하여 이산화탄소 광물화 반응에 사용되었으며, 이 과정을 통해 이산화탄소를 제거하였다. 액체 유속과 기체 유속을 달리하며 이산화탄소 제거율과 플럭스를 비교 분석하였고, 윌슨 플랏을 이용하여 막의 물질전달계수를 계산하였다. 이 계수는 기존 막보다 높은 값을 보여 막의 효율성을 입증하였다. 5일 동안의 막 접촉기 운전을 통해 막의 기공이 잘 젖지 않고 파울링 현상이 적다는 것을 확인할 수 있었다.
